DE2116047A1 - Process for the production of coatings on metal objects - Google Patents
Process for the production of coatings on metal objectsInfo
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Description
MÜNCHEN 5 211 6047MUNICH 5 211 6047
TEL 163251TEL 163251
Polio A/17271
R/SchPolio A / 17271
R / Sch
Composite Sciences, Inc,, Newport »Wilmington, Delaware, USAComposite Sciences, Inc, Newport, Wilmington, Delaware, USA
Verfahren ..zur..Her Stellung von überzügen,auf!,.MetallgegenatändenProcess .. for .. production of coatings on!,. Metal objects
Die Erfindung betrifft sin Verfahren, um Gegenstände mit einem im wesentlichen bindemittelfreien überzug zu versehen. Die Eigenschaften metallischer Gegenstände, insbesondere ihre Abnützungsund Korrosionsfestigkeit, können beträchtlich verbessert wer-deft, indem man den Gegenstand mit einem abnützunge- oder korrosionsfesten Metallüberzug versieht.The invention relates to a method to produce objects with a to provide an essentially binder-free coating. The properties metallic objects, especially their wear and tear Corrosion resistance can be considerably improved by wearing the object with a wear-resistant or corrosion-resistant metal coating.
Eine bekannte Methode, um einen Metallgegenstand mit einem Über· zug zu versehen, besteht darin, dad der Gegenstand mit einem überzug aus einem pulverförmigen Metall oder einer pulverförmigen Legierung versehen wird, wobei ein organisches Bindemittel verwendet wird, um die Teilchen aneinander zu halten» und der Träger dann, beispielsweise in einem Ofen, mit einem Brenner oder durch eine Induktionsmethode, erhitzt wird, um das pulverförmige Metall zu schmelzen und das Bindemittel zu zersetzen. Dieses Verfahren kann aber wegen der Erhitzung des Gegenstandes zn einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen und eignet sich zudem nicht, um kompliziert geformte Gegenstände selektiv und gleichmäßig zu überziehen.A known method of providing a metal object with a coating consists in that the object is provided with a coating of a powdery metal or a powdery alloy, an organic binder being used to hold the particles together the carrier is then heated, for example in an oven, with a burner or by an induction method, in order to melt the powdered metal and to decompose the binder. However, because of the heating of the object, this method can lead to a deterioration in the mechanical properties and, moreover, is not suitable for coating objects of complex shape selectively and evenly.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gegenstanden »it einer praktisch bindenittelfreien Metallschicht, insbssoMas1« ©einständen, bei denen diese Metallschicht netailurgifteh an den set all Isafen Träger gebunden ist, das dadurch gekennseiohnet ist» dafi auf einen slektrlsah-le it enden Träger ein Uberaug aus etße® fein-dispareen Metall oder einer fein-dlepereen Legierung %m<& einem Bindemittel aufgehraoht wird» der überzug auf eine ausreichend hohe Temperatur, um die Metall- oder Legierungsteilehen zu schmelzen* erhitzt s*lrd, indem eine Elektrode auf den überzug gepreSt und elektrischer Strom »wischen der Elektrode und desa Träger geführt wird, so dai die Teilchen zusammenschmelzen und das Bindemittel zersetzt wird, und der mit dem Oberzug vers@h@n@ Oeganstand dann auf unter den Schmelzpunkt dee Metalls oder der Legierung gekühlt wird.The invention relates to a method for manufacturing of objects »it a virtually bindenittelfreien metal layer einständen insbssoMas 1" © where this metal layer netailurgifteh to set all Isafen carrier is bound, that is gekennseiohnet by "Dafi end in a slektrlsah-le it Carrier a cover made of etße® fine-dispareen metal or a fine-dlepereen alloy % m <& a binding agent is applied »the coating is heated to a sufficiently high temperature to melt the metal or alloy parts * is heated by an electrode Pressed onto the coating and electrical current is passed between the electrode and the carrier, so that the particles melt together and the binding agent is decomposed, and the amount coated with the coating is then below the melting point of the metal or alloy is cooled.
ca®r Erfindung wird ein starker elektrischer daS nur das ^@n der Schicht aus fein-disper»ca®r invention will be a powerful electric that only the ^ @ n of the layer of finely dispersed »
t®! fesieok'fe© ©©bist erhitzt wird, ohne Qsai>fee f räger erhl^gt werden H!u3, und nach diesem Vernasa Im einfacher W-aiss und rssch metallische Schichten h®s>g©ste!l& n@ri@ne D9h. das ^©rflihren kann in sehr kurzer Zelt in üeT üTdBenofunwig von 0,1 blsi 80 Sekunden durchgeführt wer» üen* Bi@ W@sm der ai@tallischen Schicht kann durch Modifizieren der Worn der mit äem überzug in Kontakt gebrachten Elektrode gesteuert werdgii,» Uur ein kleines Gsbiet des Trägers unter uef llsktröd® wird intensiv erhitz■§ jeäoeh kann das Verfahren natürlich wiederholt sserdena um die gesamte Oberfläche des mit ein©ffl überzug zu versehen.t®! fesieok'fe © © © are heated, without Qsai> fee f räger are obtained H! u3, and after this Vernasa Im simple white and rssch metallic layers h®s> g © ste! l & n @ ri @ n e D 9 h. can rflihren the ^ © in a very short tent in üeT üTdBenofunwig of 0.1 BLSI 80 seconds conducted who "ueen * Bi @ W @ ai sm @-metallic layer can be controlled by modifying the werdgii Worn the accommodated with äem coating in contact electrode, »Only a small area of the carrier under uef llsktröd® is heated intensively ■ § however, the process can of course be repeated a in order to provide the entire surface of the with a © ffl coating.
Das V© rf ehren gßfMB der Erfindung kann in der Welse durchgeführt werden, daS al® üuvQh Verschmelzen der Metallteilchen erzeugte Metallschicht über sine metallurgische Bindung an dem Träger haftet. In einem solchen Fall karm der Träger irgendein Metallgegenstand, beispielsweise aus einem Stahl» aus Kicke1, KobaltThe practice of the invention can be carried out in such a way that the metal layer produced by melting the metal particles adheres to the carrier via its metallurgical bond. In such a case, the carrier can be any metal object, for example steel, made of Kicke1, cobalt
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oder Kupfer oder einer Nickel-« Kobalt- oder Kupferlegierung, sein. Das Trägermaterial soll eine Schmelz- oder Ers t arrange temperatur über derjenigen des für den überzug verwendeten Metalls oder der Legierung haben.or copper or a nickel, cobalt or copper alloy, be. The carrier material should have a melting or first arrange temperature above that of the metal used for the coating or the alloy.
Nach dem Verfahren gemäS der Erfindung können Metallgegenstände, wie beispielsweise Turbinenschaufeln, Oetriebe und Werkzeuge, mit abnUtzungs- oder korrosionsfesten Überzügen versehen werden.According to the method according to the invention, metal objects, such as turbine blades, gears and tools, be provided with wear-resistant or corrosion-resistant coatings.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann aber auch so durchgeführt werden, daß die erzeugte bindemittelfreie Metallschicht nicht an dem Träger haftet. Beispielsweise Vann anstelle des metallischen Trägers eine vollständig aus Graphit oder Wolfram oder einem anderen, nicht an der Trägerschicht haftenden elek-The method according to the invention can, however, also be carried out in such a way that the binder-free metal layer produced does not adhere to the carrier. For example, instead of the metallic carrier, one made entirely of graphite or tungsten or another, not adhering to the carrier layer electrical
geeenmolzene UbexmiK trisch-le it enden Material bestehender Träger verwendet werden.: Dir/ aus dem Metall oder der Legierung haftet nach dem Kühlen nicht ' an Wolfram oder Qraphit. Weitere Trägermaterialien, an denen die gebildete Schicht, «loht haftet, sind Metalle, die einer ent- «preohenden Behandlung unterworfen wurden, beispielsweise ein Stahl von niedrigem Kohlenstoffgehalt, der mit einem Überzug aus einer Aufschlämmung eines elektrisch-leitenden Trennmittels, beispielsweise einer wäßrigen Suspension von Magnesiumhydroxid, versehen ist, oder abgeschreckte Metallflächen.Melted UbexmiK trisch-conductive material of existing beams can be used .: Dir / from the metal or alloy does not adhere to tungsten or graphite after cooling. Other carrier materials on which the formed layer, «loht sticks, are metals that «Have been subjected to preohenden treatment, for example a Low carbon steel coated with a slurry of an electrically conductive release agent, for example an aqueous suspension of magnesium hydroxide, or quenched metal surfaces.
Die Gegenstände, die bei Verwendung eines nicht-haftenden Trägers erhalten werden, sind hohlraumfrei und haben gute physikalische und mechanische Eigenschaften. Diese Gegenstände kennen als Einsätze an Stellen starker Abnützung von Gegenständen, wie Getrieben, Werkzeugen, Schaufeln und Sägen, verwendet werden. Sie können durch Löten oder mittels eines Klebstoffes, wie einem Epoxyzement, an dem Träger befestigt werden. Wenn die überzugsmasse Schleifmittelteilchen enthält, eignen sich solche Gegenstände insbesondere zur Verhinderung oder Verzögerung der Abnützung an Stellen von beispielsweise Getrieben, Werkzeugen,The items that come with the use of a non-stick backing are void-free and have good physical and mechanical properties. Know these objects be used as inserts in places of heavy wear and tear on objects such as gears, tools, shovels and saws. They can be attached to the carrier by soldering or by means of an adhesive such as an epoxy cement. When the coating mass Contains abrasive particles, such articles are particularly useful for preventing or retarding wear and tear in places of, for example, gears, tools,
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Schaufeln, Sägen und Wellen, die besondere starker Reibung ausgesetzt sind.Shovels, saws and shafts exposed to particularly high levels of friction are.
Das für die Herstellung des Überzugs verwendete Metall oder die Legierung e©ll ein® Modrigere Schmelz-, Erweiohungs- oder Erstarrungifeeffiper&fcur als der Träger haben. Vorzugsweise wird eine Legierung» beispielsweise eine niedrig-schmelzende Eisenlegierung oder eine Legierung auf Grundlage von Nickel, Kupfer oder Kobalt, verwendet» Solche Legierungen sind bekannt. Beispiele dafür «led in."Bracing Manual", The American Welding Society, Inc. 545 last 47th Street, New York, 1963, beschrieben. The metal or the alloy used for the production of the coating e © ll ein® Modrigere melting, softening or solidifying agent & fcur than have the wearer. An alloy is preferably used, for example a low-melting iron alloy or an alloy based on nickel, copper or cobalt, used »Such alloys are known. Examples for this "led in." Bracing Manual, The American Welding Society, Inc. 545 last 47th Street, New York, 1963.
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Di® nach dew Verfahren gemäfl der Erfindung auf einem Träger erzeugt® Stihloht eßfcMlt vorzugsweise Teilchen eines SchleifmittelCs wie «1r®s Oarbiös, beispielsweise eines Metallcarbide, wie VolfraffieaF&idj, Tantal carbid« Chrom carbid, Titancarbid, SiliöiTjBscaPbi?! und Borcarbid, ein Borid, wie ein Metallbor id, ein Silieidg wie ein Metallsilicide ein Nitrid oder Diamant oder 0«»i8o^· davos^. Wenn ein Oemlsoh aus den für den Überzug verweaöefceriDi® according to the method according to the invention on a carrier produces® Stihloht eßfcMlt preferably particles of an abrasive material such as “1r®s Oarbiös, for example a metal carbide such as VolfraffieaF & idj, tantalum carbide, chromium carbide, titanium carbide, silicon carbide ?! and boron carbide, a boride such as a metal boride, a silicon such as a metal silicide, a nitride or diamond or 0 "" 18o ^ · davos ^. If an Oemlsoh from the geweaöefceri for the coating
Metall oder der Legierung und einem Schleifmittel verwendet wird, so dient des Metall oder die Legierung als Difcpersionsmediuni für die Schleifmitteltellchen. Die Menge an Schleifmittel kann bis zu 90 Vol.-Jt betragen und beträgt vorzugsweise 0,5 bis 70 Vol.-£ li:\M.b*tOiia€m k© bis 6© Vol.-g. Das Schleifmittel hat zweck- eine T®il@heagr@ie von 0,1 bis 150μ; jedoch können auch Teiloben verwendet werden. Wenn groSe verwendet werden, so weist die erhaltene Sshicht eiße z%^e ©be rf lache auf.Metal or alloy and an abrasive is used, the metal or alloy serves as a Difcpersionsmediuni for the abrasive discs. The amount of abrasive can be up to 90% by volume and is preferably 0.5 to 70% by volume : \ Mb * tOiia € mk © up to 6% by volume. The abrasive has a T®il @ heagr @ ie from 0.1 to 150μ; however, parts of the above can also be used. If large amounts are used, the resulting layer has a small surface area.
für die leyefcellwsg des Überzugs verwendete Legierung kann eine Hart lot legierung sein, beispielsweise eine Hart lot legierung aus 0 bis 12 S®we~${ Silicium, 0 bis 5 Gew.-* Bor, 0 bis 24 Qew.H Chrom, 0 bis I© G«w.-£ Eisen, 0 bis 2 Gew.-£ Kohlenstoff, 0 bis 15 GeWo-Jg PfeQiptor, Rest Nickel oder Kobalt. Bs können aberThe alloy used for the leyefcellwsg of the coating can be a hard solder alloy, for example a hard solder alloy of 0 to 12 S®w e ~ $ {silicon, 0 to 5 wt .- * boron, 0 to 24 Qew.H chromium, 0 up to 1% iron, 0 to 2% by weight carbon, 0 to 15% by weight PfeQiptor, the remainder nickel or cobalt. Bs can
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auch andere Legierungen, wie Legierungen auf Grundlage Kupfer oder Silber, verwendet werden.other alloys, such as alloys based on copper or silver, can also be used.
Die Aufbringung des Überzugs auf den Träger kann in verschiedener Weise erfolgen. Das fein-disperse Metall oder die fein-disperse Legierung kann mit einem Bindemittel, wie Schellack, einem organischen Polymer, wie Polymethylmethacrylat, oder einem FIuS-mittel und gegebenenfalls mit dem Sohlelfmittel vermischt werden, und dieses Gemisch kann dann als gleichmäßige Schicht auf den Träger aufgebracht «erden. Wenn In dieser Weise vorgegangen wird, so enthält das Gemisch vorzugsweise 5 bis 50 Vol.-£ Bindemittel und 93 bis 50 Vol.-£ des Netalls oder der Legierung oder eines Gemisches von Schleifmittel und Metall oder Legierung. Xn Abweichung dieser Durchführungsform kann der Träger mit einem überzug aus dem Bindemittel versehen und dann das pulverförmige Metall oder die Legierung oder ein Gemisch des Metalls oder der Legierung mit pulverförmiger« Schleifmittel auf das Bindemittel oder auf ein anderes Bindemittel aufgestreut werden, und dieses Verfahren kann wiederholt werden, bis eine Schicht der gewünschten Dicke erhalten 1st. Das in den Verfahren gemäQ der Erfindung verwendete Bindemittel und seine Hitzezersetzungsprodukte sollen keinen nachteiligen Einfluß auf den Träger oder die überzugsmasse haben.The application of the coating to the carrier can be carried out in various ways Way. The finely-dispersed metal or the finely-dispersed alloy can with a binder, such as shellac, a organic polymer, such as polymethyl methacrylate, or a fluid medium and if necessary mixed with the soleplate, and this mixture can then be applied to the carrier as a uniform layer. If done in this way is, the mixture preferably contains 5 to 50 vol .- £ binder and 93 to 50 vol. pounds of net or alloy or a mixture of abrasive and metal or alloy. The carrier may deviate from this implementation form provided with a coating of the binding agent and then the powdered metal or alloy or a mixture of the Metal or the alloy with powdery «abrasives sprinkled on the binder or on another binder and this process can be repeated until a layer of the desired thickness is obtained. That in the proceedings Binder used according to the invention and its heat decomposition products should not have an adverse effect on the carrier or the coating composition.
Die Überzugsschicht kann gewünschtenfalIs mittels eines Klebstoffs . wie Schellack, Kautsohukkltt, einem Polymethacrylat oder einem Polyacrylate an dem Träger befestigt werden· Bindemittel und Klebstoff können gleich oder verschieden sein. Auch der Klebstoff und seine Zersetzungsprodukte dürfen aber keinen nachteiligen EinfluS auf den Träger oder die Überzugsmasse haben.The coating layer can be provided with an adhesive, if desired. such as shellac, Kautsohukkltt, a polymethacrylate or a polyacrylate to be attached to the carrier · binders and glue can be the same or different. However, the adhesive and its decomposition products must not be used either adverse effect on the carrier or the coating composition to have.
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Eine andere Methode, die Uberzugsschicht auf den Träger aufzubringen« besteht in der Verwendung einer Schicht Iu der Fora einer selbsttragenden Folie* die mittels eines Klebstoffs an dem Träger befestigt wird, wobei als Klebstoff Schellack, Kautschukkitt, verschiedene Polymerlösungen, wie benzolinche Lösungen von Polyacrylat oder Polymethacrylat, oder andere Polymere -verwendet werden können. Bei dieser DurahfUhrungsform oes \erfahrene ist das bevorzugte Bindemittel Polytetrafluoräthylen. Beispielsweise wird ein Gemisch der Überzugsmasse mit 1 bis 25 Vol.-Si, vorzugsweise 2 bis 15 VoI, -%, Polytetrafluorethylen kreuzgewalzt und eine Folie der gewünschten Dicke gebildet, wie In der U3A-Patentschrlft 2 281 511 beschrieber., Dem Gemisch kann noch eine geringe Menge an einem Gleitmittel, wie Stoddard Solvent, zugesetzt werden, um die Bildung der Folie zu er» leicht am. Alternativ kann eine selbsttragende Folie hergestellt werden« indem man das Gemisch mechanisch verarbeitet, beispielsweise das Überzugsmaterial in Genisch mit 1 bis 15 Vol.-£ pulverförmiges? Polytetrafluorethylen etwa 20 Minuter, in einer Kugelmühle verarbeitet und das so verarbeitete Gemisch durch IC al Andern zu einer selbsttragenden Folie der gewünschten Dicke verformt. Andere Methoden .den mechanischen Verarbeitung, einsohlieSlich Kreuzwalzen, Prägen, Verreiben, Pressen, Kalandern oder eine Kombination davon, sind in der Patentanmeldung P 20 19 766 Λ der gleichen Anaelderin beschrieben. Das als Bindemittel verwendete pulverförmige Polytetrafluorethylen kann hergestellt werden, wie in den USA-Patentschriften 2 685 706, 2 670 417, 2 59? 582 und 2 586 357 beschrieben.Another method of applying the coating layer to the carrier consists in the use of a layer of the form of a self-supporting film, which is attached to the carrier by means of an adhesive, using shellac, rubber cement, various polymer solutions such as benzoline solutions of polyacrylate or Polymethacrylate, or other polymers, can be used. With this form of implementation, the preferred binder is polytetrafluoroethylene. For example, a mixture of the coating composition with 1 to 25 vol. Si, preferably 2 to 15 vol .%, Polytetrafluoroethylene is cross-rolled and a film of the desired thickness is formed, as described in U3A patent specification 2 281 511 A small amount of a lubricant, such as Stoddard Solvent, can be added to make the film "easy to form. Alternatively, a self-supporting film can be produced" by mechanically processing the mixture, for example the coating material in Genisch at 1 to 15 vol .- £ powdery? Polytetrafluoroethylene about 20 minutes, processed in a ball mill and the mixture processed in this way is shaped by IC al other to form a self-supporting film of the desired thickness. Other methods of mechanical processing, including cross-rolling, embossing, rubbing, pressing, calendering or a combination thereof, are described in patent application P 20 19 766 by the same analyst. The powdered polytetrafluoroethylene used as a binder can be prepared as described in U.S. Patents 2,685,706, 2,670,417, 2,59? 582 and 2,586,357.
Alternativ kann ein Laminat aus verschiedenen Schichten aus einem fein-dispersen Metall oder einer fein-dispersen Legierung und einen Bindemittel oder »us dem fein^dißpereeri Metall oder der Legierung in Oetnlaob mit Schleifmittel auf den Trlger aufgebracht werden.Alternatively, a laminate can be made up of different layers a finely dispersed metal or a finely dispersed alloy and a binder or from the fine metal or The alloy is applied to the carrier in Oetnlaob with abrasives will.
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Die Dicke der auf den Träger aufgebrachten Oberzugsschicht kann Innerhalb weiter Grenzen variieren, wobei in jedem Fall eine riSfreie Metallschicht oder ein riflfreier Metallüberzug erhalten wird. Beispielsweise kann die Dicke der auf den Träger aufgebrachten Oberzugsschioht und des durch das Verfahren gemäß der Erfindung gebildeten Oberzugs 0,0013 cm oder darunter bis zu 0,64 cm oder darüber betragen, und beträgt vorzugsweise zwischen 0,003 cm und 0,23 cm.The thickness of the topcoat layer applied to the carrier can Vary within wide limits, with one in each case A crack-free metal layer or a rust-free metal coating is obtained will. For example, the thickness of the applied to the carrier Oberzugschioht and by the method according to of the invention formed upper train 0.0013 cm or below to to be 0.64 cm or more, and is preferably between 0.003 cm and 0.23 cm.
Die zur Bildung der Metallschicht erforderliche Zeit 1st sehr kurz, d.hc In der Größenordnung von 0,1 bis etwa 20 Sekunden. Es wird vorzugsweise so rasch erhitzt, daß die Zersetzung und Verflüchtigung von Bindemittel und Klebstoff erfolgt, bevor die Erstarrungstemperatur des Oberzugensetalls oder der Legierung erreicht wird, damit eine praktisch hohlraum- und riSfreie Metallschicht, die metallurgisch an den Träger gebunden sein kann, gebildet wird. Die Elektrode, die mit der Oberzugssehloht in Kontakt gebracht wird, erreicht eine Temperatur, nahe der Erstarrungstemperatur des Oberzugsmetalls oder der Legierung und liefert Wärme zum Zusammenschmelzen des Metalls oder der Legierung.The time required for the formation of the metal layer is long short, i.e. on the order of 0.1 to about 20 seconds. It is preferably heated so rapidly that the decomposition and volatilization of the binder and adhesive takes place before the Solidification temperature of the upper pull metal or alloy is achieved so that a practically void-free and crack-free metal layer, which can be metallurgically bonded to the carrier is formed. The electrode that connects to the upper pull is brought into contact, reaches a temperature close to the solidification temperature of the overlay metal or alloy and provides heat to fuse the metal or the Alloy.
Figur 1 eine schematische Veranschaulichung einer Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung,Figure 1 is a schematic illustration of an embodiment the method according to the invention,
von Figur 1 erhaltenen Gegenstand aus einem Träger, der einen überzug aus einer ein Sohlelfmittel enthaltenden Metallschicht trägt,The article obtained from FIG. 1 consists of a carrier which has a coating of a soleplate containing metal layer,
Figur 5 eine Veranschaulichung einer weiteren DurchfUhrungsform des Verfahrens der Erfindung, undFIG. 5 an illustration of a further form of implementation of the method of the invention, and
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Figur 4 ein Querschnitt durch einen nach dem Verfahren von Figur ? hergestellten Gegenstand, der aus einem Träger mit einem Überzug aus einer ein Schleifmittel enthaltenden Metallschicht besteht.FIG. 4 shows a cross section through a according to the method of FIG. manufactured item made from a backing with a coating of a metal layer containing an abrasive.
Gemäß Figur 1 wird ein metallischer Träger 1 mit einer Schicht aus einem Gemisch von pulverförmiger!! Metall, pulverförmiger!] Schleifmittel und organischem Bindemittel bedeckt. Der metallische Träger 1 steht in elektrischem Xontakt mit einer ersten Elektrode 5 aus einem Metall, wie Kupfer. Diese erste Elektrode steht über ein Kabel 11 mit einer Energiequelle 10 in Verbindung. Die Energiequelle 2.0 kann irgendeine Energiequelle, die einen niedrig-gespannten Starkstrom, und zwar entweder Wechsel« oder Gleichst rom, au liefern vermag, beispielsweise ein Transformator oder ein Generator, sein* Ein Elektrodenträger aus einem Metall, wie Kupfer, steht in elektrischem Kontakt mit einer zweiten Elektrode 5 aus beispielsweise Graphit oder Wolfram mit einer Einsenkung 6 gegenüber der Überzugsschicht 2. Der Elekt rodent rager 4 ist über ein Kabel 9 mit der Energiequelle verbunden, so daS der Stromkreis geschlossen «erden kann. Ober einen Zeitgeberschalter 8 im Kabel 9 kann der Strorofluß gesteuert werden. Ein Antriebswerk 7, das beispielsweise über ein Solenoid oder eine Hydraulik betätigt wird, dient der Bewegung des Elekt rodent rfigers 4 mit der Elektrode 5 in eine Stellung, in der die Einsenkung 6 der zweiten Elektrode 5 die Überzugsschicht 2 umfaßt. Das Antriebswerk 7 bewegt die zweite Elektrode 5 so, daß die Überzugsschicht 2 einem mäßigen Druck von beispieleweise 0,07 bis 350 kg/cm oder darüber, vorzugsweise 0,35 bie 7 kg/cm , ausgesetzt wird. Der elektrische Strom von der Energiequelle 10 geht durch den metallischen Träger 1, durch die überssugssohlcht 2 und durch die Elektroden und erzeugt so viel Wärme, d&S das Bindemittel zersetzt und das Überzugsmetall geschmolzen wird. Bei der Bildung eines Metallüberzugs, der kein Schleifmittel enthält, wird vorzugsweise ein An-According to Figure 1, a metallic carrier 1 with a layer from a mixture of powdery !! Metal, more powdery!] Abrasive and organic binder covered. The metallic one Carrier 1 is in electrical contact with a first Electrode 5 made of a metal such as copper. This first electrode is connected to an energy source 10 via a cable 11. The energy source 2.0 can be any energy source which can supply a low-voltage high-voltage current, either alternating or direct current, for example a Transformer or a generator, his * An electrode carrier made of a metal such as copper is in electrical contact with a second electrode 5 made of, for example, graphite or tungsten with a depression 6 opposite the coating layer 2. The electrode rodent 4 is via a cable 9 to the energy source connected so that the circuit can be closed to earth. The flow of current can be controlled via a timer switch 8 in the cable 9 will. A drive mechanism 7, which is actuated for example via a solenoid or a hydraulic system, is used for movement of the Elekt rodent rfigers 4 with the electrode 5 in a position, in which the recess 6 of the second electrode 5 is the coating layer 2 includes. The drive mechanism 7 moves the second electrode 5 so that the coating layer 2 has a moderate pressure of for example 0.07 to 350 kg / cm or above, preferably 0.35 to 7 kg / cm. The electric current of The energy source 10 goes through the metallic support 1, through the oversosole 2 and through the electrodes and generated so much heat that d & S decomposes the binder and the clad metal is melted. When forming a metal coating that does not contain an abrasive, preference is given to an
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schlag verwendet j der die Bewegung der Elektrode 5 in Kontakt mit der Überzugsschicht 2 begrenzt. Wenn kein solcher Anschlag verwendet wird, kann geschmolzenes Metall der Überzugesohioht fortgepreßt und ein Metallüberzug gebildet werden, der dünner ist als erwünscht.shock uses the movement of the electrode 5 in contact limited with the coating layer 2. If such a stop is not used, molten metal may damage the coating and a metal coating may be formed which is thinner than desired.
Normalerwelse hat die Überzugsschicht einen hohen elektrischen Widerstand. Wenn jedoch die Metallteilehen in der Überzugsschicht unter Druck näher aneinander gebracht werden, sinkt der elektrische Widerstand der Schicht.Normally, the coating layer has a high electrical level Resistance. However, if the metal parts in the coating layer are brought closer to each other under pressure, the electrical power will decrease Resistance of the layer.
Figur 2 zeigt den nach dem durch Figur 1 veranschaulichten Verfahren erhaltenen mit einem Metallüberzug versehenen Träger. Der Träger 1 weist einen hohlraumfreien, mit Sohlelfmittel gefüllten Metallüberzug 12 auf, der über eine metallurgische Bindung an dem Träger 1 haftet. Die metallurgische Bindung besteht aus einer dünnen Schicht zwischen Träger und überzug, in der Trägermaterial und Überzugsmetall miteinander legiert sind·FIG. 2 shows the method illustrated by FIG. 1 obtained with a metal coating provided carrier. The carrier 1 has a cavity-free, filled with sole material Metal coating 12 which adheres to the carrier 1 via a metallurgical bond. The metallurgical bond consists of a thin layer between the carrier and the coating, in the carrier material and coating metal are alloyed with each other
Gerntte Figur 5 steht ein metallischer Träger 14 in elektrischem Xontakt mit einer Elektrode 16, die über ein leitendes Kabel mit einer Energiequelle 10 verbunden ist» Die überzugssohicht besteht aus einem Gemisch eines, pulverfönnigen Metalls und eines pulverförmiger* Schleifmittels, die durch ein organisches Polymer, wie Polytetrafluorethylen, Polymethylmethaorylat oder Schellack miteinander verbunden sind. Die Schicht 15 kann mittels eines (nicht-gezeigten) Klebstoffes, wie Schellack oder Kautschukkitt, an Ort und Stelle gehalten werden. Die Verwendung eines Klebstoffes ermöglicht es, nicht-horizontale Flächen mit einem überzug zu versehen. Ein Elektrodenträger 17 steht in elektrischem Kontakt mit einer zweiten Elektrode 18 gegenüber der ersten Elektrode 16, dem Träger 14 und der überzugssohicht 15· Sin Antriebewerk 7 führt den Slektrodentrager 17 mit der zweitenAccording to FIG. 5, a metallic carrier 14 is electrically Xcontact with an electrode 16, which has a conductive cable is connected to an energy source 10 »The coating layer consists of a mixture of a powdery metal and a powder * abrasive, which is made of an organic polymer, such as polytetrafluoroethylene, polymethyl methaorylate or Shellac are linked together. The layer 15 can by means of an adhesive (not shown) such as shellac or rubber cement, held in place. The use of an adhesive makes it possible to use non-horizontal surfaces to provide a coating. An electrode carrier 17 is in electrical Contact with a second electrode 18 opposite the first electrode 16, the carrier 14 and the coating layer 15 · Sin drive mechanism 7 guides the slectrode carrier 17 with the second
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Elektrode 18 in elektrischen Kontakt mit der Überzugsschicht 15 und Übt einen mäßigen Druck, wie oben beschrieben» auf diese Schicht aus. Der Elektrodentrager 17 steht Über ein Kabel 9 mit einem Zeitgeberschalter 8 in elektrischem Kontakt mit der Energiequelle 10. Electrode 18 in electrical contact with coating layer 15 and exerting moderate pressure on it as described above Layer off. The electrode support 17 is connected via a cable 9 a timer switch 8 in electrical contact with the power source 10.
Figur 4 zeigt den nach dem durch Figur > veranschaulichten Verfahren erhaltenen Träger mit dem überzug· Der Träger 14 ist teilweise mit einem mit pulverförmiger?! Schleifmittel gefüllten Metallüberzug 19 versehen» und der überzug 19 haftet Über eine dünne metallurgische Bindung 20 an dem Träger 14.FIG. 4 shows the method illustrated by FIG obtained carrier with the coating · The carrier 14 is partially covered with a powdery ?! Filled abrasives Metal coating 19 provided and the coating 19 sticks over a thin metallurgical bond 20 on the carrier 14.
Die mit der Überzugsschicht in Kontakt stehende Elektrode kann einen Teil der zum Schmelzen des Metalls oder der Legierung in der Überzugsschicht erforderlichen Wärme liefern und besteht daher vorzugsweise aus einem Material, wie Graphit oder Wolfram« das einen solchen elektrischen Widerstand besitzt« da3 die- Elektrode durch den elektrischen Strom wie oben angegeben erhitzt wird«The electrode in contact with the coating layer can provide some of the heat required to melt the metal or alloy in the coating layer therefore preferably made of a material such as graphite or tungsten, which has such an electrical resistance as the electrode is heated by the electric current as indicated above «
Der Teil der Elektrode, der mit der Überzugsschicht in elektrischen Kontakt kommt, kann so ausgebildet sein« daß er der Oberfläche eines kompliziert geformten metallischen Trägers angepaßt ist. The part of the electrode which comes into electrical contact with the coating layer can be designed in such a way that it is adapted to the surface of a metal carrier of complex shape.
Wenn das Verfahren gemäd der Erfindung mit einem Träger* an dem die metallische Schicht haftet, durchgeführt wird, wird ein Überzug gebildet, der metallurgisch an den Träger gebunden 1st. Die metallurgische Bindung ist eine dünne Schicht oder Zona zwischen dem Träger und dem überzug, in der eine Legierung des Überzugsmetalle mit dem Trägermetall erfolgt ist. Durch die metallurgische Bindung wird eine sehr feste Haftung des Metall» Überzugs oder des ein Schleifmittel enthaltenden Metallüberzugs der praktisch frei von Porosität und Einschlüssen ist, an demIf the method according to the invention with a carrier * on the the metallic layer is adhered, a coating is formed which is metallurgically bonded to the carrier. The metallurgical bond is a thin layer or zone between the support and the coating in which an alloy of the Coating metals with the carrier metal is done. The metallurgical bond ensures a very firm bond between the metal » Coating or the metal coating containing an abrasive which is practically free of porosity and inclusions on which
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Träger erzielt. Die Bildung eines solchen porenfreien Überzugs nach dem Verfahren gemäß der Erfindung war unerwartet. Die neon dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einen Metallüberzug versehenen Gegenstand« können tiberall dort verwendet werden» wo sie extremer Abnutzung· St08, Temperatur und Reibung ausgesetzt sind. Wenn die metallurgische Bindung nicht vorhanden.wäre« würden die Gegenstände sich nicht für solche Zwecke eignen. Die überzüge enthalten kein Bindemittel, wie sich bei Prüfung eines Querschnitts unter dem Mikroskop ergibt. Es war unerwartet, daß das organische Bindemittel, durch das die Teilchen der Überzugsmasse auf den Träger gehalten werden, in der kurzen Erhitzungszeit zersetzt und verflüchtigt werden kann. Achieved carrier. The formation of such a pore-free coating following the method according to the invention was unexpected. The neon provided with a metal coating according to the method according to the invention Objects «can be used anywhere» wherever they are exposed to extreme wear and tear · St08, temperature and friction are. If the metallurgical bond were not in place, the objects would not be suitable for such purposes. the Coatings do not contain any binding agent, as is evident when testing a Cross-section results under the microscope. It was unexpected that the organic binder, by means of which the particles of the coating composition are held on the carrier, can be decomposed and volatilized in the short heating time.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren gemäß der Erfindung. Angaben in Prozent beziehen sich auf das Volumen, so« fern nicht andere angegeben.The following examples illustrate the method according to Invention. Figures in percent relate to the volume, so « far not otherwise specified.
Ein Stück einer Folie von 0,38 mm Dicke aus 95 Vol.-Ji einer pulverförmiges nickellegierung (AMB-4775) aus 5 0ew.-£ Silicium, 3,5# Bor, 15* ChrojB, 4# Eisen, 0,6* Kohlenstoff, Rest Nickel, mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm (-325 mesh) und 5 Vol."% pulverförasige« Polytetrafluorethylen, die wie unten beschrieben hergestellt war, wurde auf eine 6,4 mm dicke Platte aus rostfreiem Stahl (Typ 316) gelegt. Auf die Folie wurde eine Beilagscheibe aus Stahl von 0,1? mm Dicke gelegt« Zylinderformlge Kupferelektroden mit einer Kontaktfläche mit einem Durchmesser von 6,4 mm wurden gegen die Deck- und BodenflKohe dieses Sandwich-Ctefüges gepreßt. Mittels eines mit den Elektroden verbundenen mechanischen Antriebswerks wurde Druck auf die Folie ausgeübt, um den elektrischen Widerstand der Folie zu verringern. Dann wurden mittels eines Punktschweiflgerätes (Hiller Electric Company spot weider Model 10 T) I Sekunde lang 8000 Volt . Amperes durch die Stahlplatte und die Folie geschickt.A piece of foil 0.38 mm thick made of 95 vol. Carbon, the balance nickel, with a particle size of less than 0.044 mm (-325 mesh) and 5% by volume of powdered polytetrafluoroethylene, prepared as described below, was placed on a 6.4 mm thick stainless steel plate (type 316) A steel washer 0.1 mm thick was placed on the foil. Cylindrical copper electrodes with a contact surface with a diameter of 6.4 mm were pressed against the top and bottom surfaces of this sandwich structure Mechanical drive, pressure was applied to the foil to reduce the electrical resistance of the foil, and then 8,000 volts of amps were passed through the steel plate and foil for 1 second using a Hiller Electric Company spot weider model 10T.
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Bs bildete sich in dem Gebiet der Stahlplatte zwischen den Elektroden ein kreisseheibenförmiger aufgeschmolzener Überzug aus der Nickellegierung mit einem Durchmesse? von 6*4 mm. Die Stahlbeilagscheibe war auf diesen kreisscheibenfönnigen überzug aufgeschweißt. Sie wurde abgeschliffen, wobei eine Stahlplatte mit dem kreisscheibenförmigen Überzug aus der Nickellegierung, der eine hohe Abnützunge- und Korrosionsfestigkeit besaßt erhalten wurde. Die mikroskopische Untersuchung eines Querschnitts zeigte, daß der Oberzug hohlraum- und riSfrei und metallurgisch an die Stahlplatte gebunden war.A molten coating in the form of a circular disk formed in the area of the steel plate between the electrodes made of nickel alloy with a diameter? of 6 * 4 mm. The steel washer was on these circular washers Welded coating. It was sanded down using a steel plate with the circular disk-shaped coating from the Nickel alloy, which has a high level of wear and corrosion resistance possessed was obtained. The microscopic examination of a cross-section showed that the upper layer and was free of cracks and metallurgically bound to the steel plate.
Die die Nickellegierung enthaltende Folie wurde hergestellt, indem ein Gemisch aus 95 VoI.»^ der pulverförmiger! Nickellegierung und 5 VoL=Ji pulverförmiger^ Polytetrafluorethylen etwa j50 Minuten in einer Kugelmühle verarbeitet wurde, wobei als Mahlmedium Porzellan verwendet wurde· Das so verarbeitete Gemisch wurde dann mittels Quetschwalzen oder Kalandern zu einer Folie verarbeitet.The foil containing the nickel alloy was produced by a mixture of 95 vol. »^ the powdery one! Nickel alloy and 5 VoL = Ji powdery ^ polytetrafluoroethylene about j50 Minutes was processed in a ball mill, using porcelain as the grinding medium. The mixture thus processed was then processed into a film by means of nip rolls or calenders.
Eine Wie in Beißpiel 1 beschrieben aus Polytetrafluorethylen und Wolframcarbid mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm her» gestellte Folie von 0,25 mm Dicke wurde mit einer zweiten Folie von 0*28 mm Dicke aus der gemäß Beispiel 1 verwendeten Nickellegierung mit einer Korngröße unter 0,044 mm und Polytetrafluorethylen aufgeschichtet, indem man beide Folien zusammenwalzte. Der Polytetrafluoräthylengehalt jeder: Folie betrug 5 Vol.-^. Das Laminat wurde so auf einen 1,5 mm dicken Stahlträger gelegt, dafl die Nickellegierung mit dem Stahl in Berührung stand·A film of 0.25 mm thickness made from polytetrafluoroethylene and tungsten carbide with a particle size of less than 0.044 mm was combined with a second film of 0 * 28 mm thickness from the nickel alloy used according to Example 1 with a grain size of less than 0.044 mm and polytetrafluoroethylene are coated by rolling both sheets together. The polytetrafluoroethylene content of each: film was 5 vol .- ^. The laminate was placed on a 1.5 mm thick steel support so that the nickel alloy was in contact with the steel.
Für die Erhitzung wurde die Stahlplatte mit einer Kupferelektrode in Kontakt gebracht, und eine Graphitelektrode mit einer Kontaktfläche von 6,4 mm Durchmesser wurde gegen die tfolfram-For heating, the steel plate was fitted with a copper electrode brought into contact, and a graphite electrode with a Contact area of 6.4 mm in diameter was pressed against the tfolfram-
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carbidoberflache des Laminats gepreßt. PUr 1/2 Sekunde wurden 10000 Volt · Amperes auf die Schicht angewandt. Dann wurde der Gegenstand abkühlen gelassen.pressed carbide surface of the laminate. They were for 1/2 second 10,000 volts · amperes applied to the layer. Then the Let the object cool down.
Man erhielt einen gut zusammengeschmolzenen und über eine Fläche mit einem Durohmesser von 6,4 mm metallurgisch an den Träger gebundenen Oberzug von ausgezeichneter Abnüfczungsfestigkeit, in diesem überzug und anderen überzügen, die ein Schleifmittel enthalten, dient das Metall als Dispersionsmedium für das Schleifmittel. A well-fused coating was obtained that was metallurgically bonded to the carrier over an area with a diameter of 6.4 mm and had excellent wear resistance; in this coating and other coatings containing an abrasive, the metal served as a dispersion medium for the abrasive.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abweichung, dad die das Metall enthaltende Folie hergestellt wurde, indem ein Gemisch aus 25 Vol.^ pulverförmiger» Wolframcarbid mit einer Korngröße unter 0,044 mm mit 70 Vol.-£ der in Beispiel 1 verwendeten Nickellegierung und 5 Vol.-£ pulverförmig^» Polytetrafluorethylen in einer Kugelmühle verarbeitet und anschließend durch Kalandern zu einer Folie verforrct wurde.The procedure of Example 1 was repeated with the exception that the foil containing the metal was produced by a mixture of 25 vol. ^ powdery »tungsten carbide with a Grain size below 0.044 mm with 70 vol. £ that used in Example 1 Nickel alloy and 5 vol. Powder form ^ »Polytetrafluoroethylene processed in a ball mill and then deforrct by calendering into a film.
Da· Produkt war eine Stahlplatte mit einem hohlraum- und riß« freien abnützungsfesten und metallurgisch daran gebundenen kreiescheibenförmlgem überzug aus einem das Schleifmittel enthaltenden Metallüberzug.The product was a steel plate with a cavity and crack « free wear-resistant and metallurgically bound to it Disc-shaped coating of a coating containing the abrasive Metal coating.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abweichung, dai anstellt dee 1,5 mm dicken Stahlträgers eine 3#2 mm dicke Graphitplatte verwendet wurde.The procedure of Example 1 was repeated with the difference that dai replaces the 1.5 mm thick steel beam with a 3 # 2 mm thick Graphite plate was used.
Man erhielt eine Kniescheibe aus der festen Nickellegierung und Wolf «woarbid. Durch Abschleifen und Untersuchen unter dem Mikroskop wurde festgestellt, dad die Scheibe hohlraumfrei war.A kneecap made of the solid nickel alloy and Wolf «woarbid was obtained. By grinding and examining under a microscope it was found that the disc was free of voids.
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Das Verfahren von Beispiel k wurde wiederholt mit der Abweichung, da3 eine die Hefeallteilchen enthaltende Folie verwendet wurde» die durch Verarbeiten eines Gemisches aus 25 ¥ol.-# pulverförmiger Wolframcarbid mit einer 2?eilohengr88e unter 0,044 mm, 70 Vol.-jS der Nickellegierung von Beispiel 1 und 5 Vol.-Ji pulverförmigem Polyt©trafluoräthylen in einer Kugelmühle und anschließendes Verfomen duroh Kalandern erhalten war«The procedure of Example K was repeated except, da3 a the Hefeallteilchen containing film was used mm "the eilohengr88e by processing a mixture of 25 ¥ ol .- # powdered tungsten carbide with a 2? Below 0.044, 70 vol jS of the nickel alloy of Example 1 and 5 Vol.-Ji powdery Polyt © trafluoroethylene was obtained in a ball mill and subsequent shaping by calendering «
Das Produkt war eine hohlraum- und rißfreie/ mit Schleifmittel gefüllte Kreisseheibe aus der Nickellegierung.The product was a void-free / crack-free / abrasive-filled circular disk made from the nickel alloy.
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